Хочу всё знать [1970] - Анатолий Томилин

В настоящее время идёт разработка проблемы использования приливного подъёма воды для строительства электростанций. Одна из них, на Кольском полуострове, уже строится и в ближайшее время вступит в строй. Это будет очень интересное сооружение, где электроэнергия будет вырабатываться Луной!

В начале XVIII века самой важной научно-технической проблемой стала проблема точного положения корабля в открытом море, вдали от берегов. В это время чрезвычайно развилась торговля с заморскими странами и колониями. Приходилось плавать по всем морям и океанам, а способов точного определения местоположения кораблей ещё не было. Из двух географических координат — широты и долготы — умели более или менее хорошо определять только широту, измеряя высоту Солнца над горизонтом. Долготу же определять не умели. Не стоит здесь перечислять все «кустарные» методы, которыми пытались решать эту задачу (тут и магнитный компас, и так называемый лаг, то есть просто вертушка, которая измеряет скорость корабля относительно воды, и т. д.).

Одним из наиболее употребительных приёмов обходиться без долготы был следующий: допустим, корабль должен был проплыть от английского большого морского порта Глазго до американского Нью-Йорка, то есть переплыть через Атлантический океан. Широта Глазго 56°, а Нью-Йорка 41°. Корабль, держась подальше от берегов Европы, шёл прямо на юг до тех пор, пока не добирался до широты в 41°. После этого он поворачивал на восток и шёл, всё время держась одной и той же параллели, пока не добирался до берегов Америки. Но, во-первых, при этом приходилось давать большой крюк, так как расстояние между параллелями широты 56° и 41° составляет без малого 1700 километров. А во-вторых, двигаясь по  параллели  на восток, капитан корабля до последнего момента не знал, какое расстояние он не дошёл до берега. У берегов же много подводных камней, о которые часто разбивались корабли.

От неумения определять долготу на море особенно страдали тогдашние морские державы: Испания, Португалия и в первую очередь «владычица морей» Англия с её далёкими заморскими колониями. Кончилось дело тем, что в 1707 году у самых берегов Англии, у архипелага островов Силлии, у юго-западной оконечности острова Великобритания, исключительно из-за незнания долготы потерпел крушение английский флот. Погиб командующий флотом адмирал и более двух тысяч моряков. Проблема долгот стала проблемой номер один.

Нет ничего удивительного в том, что Английский парламент, который никогда не отличался особой щедростью в отношении науки, в 1713 году назначил премию в 20 000 фунтов стерлингов тому, кто изобретёт способ определения долгот, обеспечивающий точность в 30', что соответствует примерно 40 — 55 километрам расстояния (в зависимости от широты). 20 000 фунтов по тогдашним временам были сказочым богатством. Ведь тогда один фунт стерлингов стоил почти 10 золотых рублей. А фунт мяса тогда стоил 1 — 2 копейки!

У нас, конечно, нет возможности подробно останавливаться на всех проектах решения проблемы долгот, под знаком которой прошло почти целое XVIII столетие. Но одно из решений, которое оказалось наиболее практичным, то есть дешёвым и легко осуществимым, оказалось опять-таки связанным с нашей старой знакомой, Луною. Мы имеем в виду так называемый метод лунных расстояний.

По идее этот метод совсем прост и был, в основном, известен учёным уже давно, по крайней мере за 250 лет до этого. Имеются сведения, что он был известен ещё древним арабским астрономам в XI—XII веках. Однако до поры до времени он не употреблялся на практике из-за отсутствия достаточно точных инструментов.

Необходимо напомнить, что разность долгот каких-нибудь точек на земной поверхности равняется разности во времени по местным часам. С этим каждый из вас знакомится, когда смотрит на карту часовых поясов на территории СССР. Каждый пояс имеет ширину в 15° или 1 час по долготе. Иначе говоря, расстояние между двумя точками в 15° по долготе соответствует разности во времени по местным часам ровно в 1 час. Вот почему на географических картах чаще всего долготу выражают не в градусах, а прямо в часах и минутах, помня, что 1 час равен 15 градусам, 1 минута времени равна 15 угловым минутам и т. д.

У нас расчёт времени по часовым поясам был введён Советским правительством декретом от 8 февраля 1919 года, подписанным Владимиром Ильичём Лениным. Согласно этому декрету время в пределах каждого пояса для удобства считается одинаковым и меняется скачком в 1 час при переходе границы между поясами.

Раньше же, до революции, в каждом городке было своё собственное время, а на железнодорожных станциях всегда висело двое часов: одни часы показывали столичное, петербургское время, а другие — местное.

Вот когда было легко узнавать географическую долготу какой-нибудь железнодорожной станции! Стоило только из местного времени вычесть петербургское. Если разность получалась положительной, то это означало, что данная станция лежит к востоку от Петербурга на столько-то часов и минут долготы. А если — отрицательная, то к западу.

Из нашего рассказа ясно, что для определения долготы какого-нибудь места нужно сравнить между собой время по местным часам с временем, которое показывают какие-нибудь «столичные» часы.

Местное время астрономы и моряки умеют определять с незапамятных времён. Его, например, можно тоже определить по высоте Солнца над горизонтом.

Но как узнать время, которое показывают московские часы в этот же самый момент? Сейчас это тоже не проблема. Достаточно принять радиосигналы московского времени. Но в XVIII веке радио ещё не было. И вот вместо часов, идущих по столичному времени, избрали Луну!

В самом деле, Луна лучше всего подходит для этой цели. Орбита Луны вокруг Земли известна достаточно точно. Поэтому можно на каждый год вычислять её эфемериду, то есть таблицу, в которой по времени часов Гринвичской обсерватории (она в те времена считалась астрономической  столицей) через определённые небольшие промежутки времени указывалось положение Луны среди звёзд. Это были первые астрономические ежегодники, которые продолжают издаваться и сейчас как в Англии, так и в других странах и, в частности, в Советском Союзе, в Институте теоретической астрономии в Ленинграде. Поэтому Луна как бы служила наглядными часами, которые шли по гринвичскому времени.

Капитану корабля нужно было только определить путём наблюдения местное время, а затем измерить положение, которое занимала Луна среди звёзд в этот момент. Тогда по ежегоднику он сразу же мог узнать, какое было время по гринвичским часам. А отсюда простым вычитанием он узнавал свою долготу, к востоку или к западу от Гринвича. На практике наблюдения сводились к тому, что определялось расстояние от Луны до одной, двух или трёх ярких звёзд. Отсюда и пошло название метода лунных расстояний.

Конечно, все эти вещи на практике требуют навыка и уменья обращаться с приборами. Поэтому их выполнял обычно не сам капитан, а его специальный помощник.

Луна перемещается среди звёзд во много раз быстрее других светил, например, в 13,4 раза быстрее, чем Солнце. Но рядом с Солнцем звёзд не видно, а рядом с Луной их видно совершенно ясно, и это позволяет легко определить положение Луны среди звёзд. Планеты же двигаются, во-первых, медленно, а во-вторых, очень сложно: описывают петли, по временам вовсе останавливаются и т. д.

Метод лунных расстояний широко использовался вплоть до введения массового распространения радиосигналов времени, то есть до 20-х годов нашего столетия.

Мы были бы несправедливы к Луне и к методу лунных расстояний, если бы не сказали хотя бы несколько слов о судьбе сказочной премии английского парламента, о которой мы говорили выше. Эта премия не была выдана какому-либо одному учёному или изобретателю. Но самый факт её назначения вызвал огромную волну блестящих исследований. И она была выдана по частям. Первым получил 3000 фунтов петербургский академик, гениальный математик Леонард Эйлер, за разработку новой, более совершенной теории движения Луны. А вскоре после него 5000 фунтов получила вдова безвременно умершего замечательного немецкого астронома Тобиаса Майера за таблицу движения Луны (эфемериды), составленную на основании новой теории Эйлера и введения некоторых эмпирических[2] поправок. Наконец, 10 000 фунтов получил известный английский часовщик Гаррисон за изобретение морского хронометра. Парламент отказался выдать Гаррисону полную премию. Несмотря на то, что изготовленный им хронометр обеспечил «перевозку» гринвичского времени с требуемой точностью, парламент объявил, что это уникальный экземпляр, который Гаррисон не в состоянии ни повторить (Гаррисон был уже слишком стар, так как затратил свыше сорока лет на изготовление первых, менее совершенных моделей), ни дать описание процесса изготовления таких же хронометров другим мастерам. Добавим от себя, что первые хронометры были чрезвычайно дорогими. Далеко не всякий капитан мог позволить себе такую роскошь.